电机转速测量系统设计

西安工业大学学士学位论文

毕业设计(论文)

题目：电机转速测量系统设计

院 （系） 光电工程学院 专 业 测控技术与仪器 班 级 100106班 姓 名 叶亚锋 学 号 100106117 导 师 李党娟

2014 年 5 月 20 日

西安工业大学学士学位论文

电机转速测量系统设计

西安工业大学 光电工程学院 叶亚锋

摘要：电机是电力系统的主要设备，而电机转速是衡量动力系统正常工作的重

要的性能指标，因而需要测量电机转速，使它满足人们的各种需求。在本设计中多次采用施密特触发器，成为电路的主控芯片，控制着信号的定时和锁純。用三片CD40110BE级联实现电路的计数、译码、数码管的驱动等功能，通过对光电耦合器产生的脉冲数进行统计，并把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值，利用施密特触发器完成数器的清零和锁純，计数器计数译码后将信号输送到数码管，动态的显示脉冲数目，最后根据脉冲数目计算电机的转速。本设计采用的电子元器件简单普遍，线路连接简单，安装调试容易，测量结果精确，具有较高的实用价值。

关键词：光电耦合器；施密特触发器；计数器；数码显示。

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Design of motor speed measurement system

Abstract: The motor is the main equipment of power system, and the motor

speed is an important performance index to measure the power system normal operation, therefore need to speed measuring motor, make it meet the needs of people. The Schmidt trigger multiple times in the design of main circuit, a control signal timing and lock the key part of pure. Circuit realization of counting, decoding, digital tube driver functions with three slice CD40110BE cascade, statistics through the pulse number on the photoelectric coupler, and count the pulses to the motor speed value, complete number is clear and pure use lock Schmidt flip-flop, counter after decoding the signal transmitted to the the digital tube dynamic display, pulse number, pulse number according to the calculated motor speed. Electronic components used in this design simple and common, simple circuit, easy installation, accurate measurement result, and has higher practical value.

Keywords: photoelectric coupler；Schmidt trigger；timer；counter； digital display.

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目录

第一章 绪论 ..................................................................................................................................... 4

1.1课题研究的目的和意义 ..................................................................................................... 4 1.2 转速测量在国内外的研究 ................................................................................................ 4 1.3电机转速的测量方法 ......................................................................................................... 5

1.3.1测频法“M法” ..................................................................................................... 5 1.3.2测周期法“T法” ................................................................................................... 6 1.3.3 测频测周法“M/T法” .......................................................................................... 7

第二章 转速测量系统的总体方案 .................................................................................................. 9

2.1 设计任务 ........................................................................................................................... 9 2.2设计思路............................................................................................................................. 9 2.3原理框图............................................................................................................................. 9 2.4设计的意义 ........................................................................................................................ 9 第三章 系统硬件电路的设计 ........................................................................................................ 10

3.1 主控芯片的选择 .............................................................................................................. 10 3.2 硬件电路的实现 .............................................................................................................. 10

3.2.1电源电路 ................................................................................................................ 10 3.2.2电机转速脉冲产生电路 ....................................................................................... 11 3.2.3计数电路 ................................................................................................................ 14 3.2.4控制电路 ................................................................................................................ 16 3.2.5显示电路设计 ........................................................................................................ 19

第四章 电路的焊接与调试 ........................................................................................................... 21

4.1电路连接过程的注意事项 ............................................................................................... 21 4.2电路的调试 ....................................................................................................................... 22 4.3转速测量系统的误差分析 ............................................................................................... 24 第五章 总结与展望 ....................................................................................................................... 25

5.1 总结 ................................................................................................................................. 25 5.2 展望 ................................................................................................................................. 25 致谢 ................................................................................................................................................ 26 参考文献......................................................................................................................................... 27 附录：电机转速测量系统原理图 ................................................................................................. 28

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第一章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

电机是将电能从最初的能源形式转换过来的重要桥梁，又是再将大部分电能转换为机械能的装置，电机在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备，在电力工业中，将机械能转换为电能的发电机以及将电网电压升高或降低的变压器，都是电力系统中的关键设备。在工矿企业中，各种机床电机、轧钢机、压缩机、起重机、风机，交通运输中的汽车电器、电力机车、磁悬浮列车、城市轨道列车，农业中的电力排蘸、农产品加工，日常生活中汽车、办公设备、电冰箱、空调、洗衣机，航海和航空领域中的航船推进电源、航空电机，还有国防、文教、医疗等领域都需要不同特性的电机来驱动和控制。随着工业企业电气化、自动化、电脑化的发展，还需要众多的精密控制电机，作为整个自动控制系统中的重要元件。转速是衡量能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量,对于所有旋转机械而言，都需要及时的监测其主轴的转速，电机转速测量仪能准确的反应电机的工作状况，直观的显示动力系统在各个状态下的工作情况，让工作人员能随时了解机器的工作情况，使之保持最佳状态。

1.2 转速测量在国内外的研究

电机是工业生产的直接动力，电机是利用电磁感应原理工作的机械，随着

生产的发展而不断发展，电机测速仪作为生产设备的一部分，也随电机技术的发展不断改进。转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，许多动力机械的特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。

转速测量的方法很多，测量仪表的型式也多种多样，其使用条件和测量精度也各不相同。根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量仪表与非接触式转速测量仪表。前者在使用时必须与被测转轴直接接触，如离心式转速表、磁性转速表与测速发电机等；后者在使用时不需要与被测转轴接触,如光电式转

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